论文摘要
在深亚微米工艺条件下,芯片内部可变性日益增加,电源电压VDD日渐降低,使得SRAM存储单元稳定性受到一定影响,所以我们需要一种简单高效的稳定性判断方法来提高设计时间。并且随着器件尺寸等比例缩小,芯片集成度升高,封装密度上升,这一系列的变化都会导致一些意想不到的问题,使得半导体存储器件的可靠性变差。例如,阿尔法粒子注入引发的软错误(Soft Error)问题正日益受到关注。本文首先介绍了传统的SRAM单元稳定性判断方法:静态噪声容限(SNM)。随后引入一种新型N型曲线法对单元的读写操作进行分析,发现该方法比SNM有着明显的优越性。它不但能提供存储单元的电压信息,还能提供电流信息,综合两者能做出更准确的稳定性判断。此外,N型曲线法比SNM实现起来也容易很多,只要通过电路仿真即可实现,不需要另外的数学运算求静态噪声容限的值。运用N型曲线法对6T存储单元电路进行仿真,研究电源电压VDD、单元比率r、上拉比率q对存储单元读写操作的稳定性影响,得出以下结论:VDD的增大使得读操作稳定性增强而写能力却降低;单元比率r升高有利于改善读稳定性;降低上拉比率q有利于提高单元写能力。然后,针对目前SRAM存储单元面临的α粒子注入引起的软错误问题,用一个简化的反相器模型,模拟其在α粒子注入时的输出变化。将该输出用作SRAM存储单元电路仿真的输入信号,从而研究α粒子注入对存储单元双稳电路的稳定性影响。其中,α粒子的注入通过一个单指数电流源来模拟。得出结论:PMOS等效电阻越大或者存储节点电容越小,α粒子的注入越容易导致存储单元软错误的发生,以及关键电荷(Critical Charge)的值越小,发生软错误的可能性越大。最后,利用N型曲线法,比较分析了有无α粒子注入时的单元稳定性,发现当α粒子注入时单元的读稳定性下降,而写能力却得到增强。